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高速排水型船舶兴波波形及尾浪的数值计算
| 论文题名： | 高速排水型船舶兴波波形及尾浪的数值计算 |
| 关键词： | 高速船舶;航行性能;兴波波形;尾浪传播;Fourier变换;等价奇点;面元法 |
| 摘要： | 随着工业技术的飞速进步，高速船舶在近几十年来得到迅猛发展，水路运输的高速化已成为现代交通运输发展的主要趋势之一。从国内目前已投入营运的高速船舶的航行性能来看，尾浪高是一个较普遍的问题。高速船的尾浪不仅影响到周围小船的航行安全，而且会损毁河堤海岸、危及水工建筑、造成水土流失及水质恶化等环境问题。高速船的兴波及尾浪传播问题的有关研究不仅在理论上具有挑战性，尤其为船舶工程界所瞩目。 本文使用近、远场结合的方法，数值计算高速排水型船舶的远场尾浪。 近场计算采用传统的一阶Rankine源面元法，将船体表面、部分自由面离散为若干片四边形面元，通过相应的定解条件确定各面元上的源强，获得计算区域的船体兴波速度势，进而得到线性条件下的近场兴波波形。计算中采用自由面奇点适当上置的域外奇点法，然后通过配置点移动的方式从数值上满足辐射条件。 在船后一定距离之外，船行波可近似看成谐波，其波高可表为某一元函数，即所谓的波幅谱函数。根据这一特点，对近场计算的结果进行波形分析，推算波幅谱函数，从而获得大范围的远场尾浪的数值模拟结果。 文中以Wigley数学船型为对象，在深、浅水两种情况下进行了船舶尾浪的数值计算。深水条件下采用傅氏变换法求解波幅谱函数，推导了横切法、纵切法的理论公式，给出了相应的数值计算结果，进行了两种方法的对比分析；浅水条件下采用等价奇点分布法，介绍了该方法的数学原理以及数值处理方法，给出了相应的计算结果，并讨论了影响准确度的各种因素。 由于缺乏高速船舶尾浪的试验资料，本文将由波幅函数估算的远场波高与由面元法直接计算的波高进行比较，以检验远域尾浪计算方法及数值处理的正确性，数值结果合理。 |
| 作者： | 张伟 |
| 专业： | 流体力学 |
| 导师： | 高高 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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